Гибридное реле тока

Изобретение относится к области релейной защиты и может применяться, в частности, для дистанционной быстродействующей защиты линий электропередачи. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности обработки промежуточного сигнала. Для этого в устройство введены преобразователь полярности двуполярного напряжения в однополярное, кварцевый генератор, делитель частоты, элемент И, двоичный восьмиразрядный счетчик, мультиплексор, блок выбора коэффициента деления, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, ждущий мультивибратор, исполнительный элемент, трансреактор, выпрямитель, компаратор, блок уставок и триггер Шмидта. 2 ил.

 

Изобретение относится к области релейной защиты и может применяться, в частности, для дистанционной быстродействующей защиты линий электропередачи.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является статическое реле максимального тока, предназначенное для использования в качестве измерительных органов токовых защит, реагирующее на возрастание тока выше допустимых значений РСТ-13, содержащее трансреактор, узлом формирования служит выпрямительный мост, преобразующей частью угла сравнения является однопороговый компаратор, он используется как первая ступень сравнения, определяющая ток срабатывания реле, с заданным опорным напряжением. Выходной сигнал которого поступает на следующую ступень сравнения (времясравнивающую цепочку) пороговым элементом этой цепочки, и одновременно исполнительной частью узла сравнения служит триггер Шмидта (формирователя импульса правильной формы) и исполнительного устройства (см. Линт Г.Э. Серийные реле защиты, выполненные на интегральных микросхемах. М..: Энергоатомиздат, 1990, с.63 рис.29).

Однако в статическом реле такой конструкции для формирования импульса срабатывания используются пассивные резистивно-емкостные элементы с последующим его усилением, при этом в результате формирования информационного сигнала возможны затягивания фронтов и спадов импульсов, недостаточно точный подбор коэффициентов усиления и низкая температурная стабильность элементов приводит к значительному уменьшению точности и скорости срабатывания существующего реле.

Предлагаемое реле даже при сравнительно большем количестве интегральных элементов обладает большей точностью, быстродействием, энеросбережением. Это достигается тем, что в него дополнительно введены преобразователь полярности двуполярного напряжения в однополярное, кварцевый генератор, делитель частоты, элемент И, двоичный восьмиразрядный счетчик, мультиплексор, блок выбора коэффициента деления, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, ждущий мультивибратор, причем выход компаратора связан со входом преобразователя полярности двуполярного напряжения в однополярное, выход преобразователя полярности двуполярного напряжения в однополярное связан со входом триггера Шмидта, выход триггера Шмидта связан с первым входом элемента И, с R-входом двоичного восьмиразрядного счетчика и с R-входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход кварцевого генератора связан со входом делителя частоты, выход делителя частоты связан со вторым входом элемента И, выход элемента И связан с С-входом двоичного восьмиразрядного счетчика, Q-выходы двоичного восьмиразрядого счетчика связаны с Q-входами мультиплексора, выходы блока выбора коэффициента деления связаны с Х-входами мультиплексора, выход мультиплексора связан с С-входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления связан со входом ждущего мультивибратора, а выход ждущего мультивибратора со входом исполнительного элемента.

На фиг.1 изображена функциональная схема гибридного реле тока, на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Гибридное реле тока содержит трансреактор (1), двуполупериодный выпрямитель (2), компаратор (3), преобразователь полярности двуполярного напряжения в однополярное (4), триггер Шмидта (5), блок уставок по величине тока (6), элемент И (7), двоичный восьмиразрядный счетчик (8), мультиплексор (9), кварцевый генератор (10), делитель частоты (11), блок выбора коэффициента деления (12), делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления (13), ждущий мультивибратор (14), исполнительный элемент (15).

Гибридное реле тока работает следующим образом. Сигнал тока поступает на вход трансреактора (1), служащий для масштабного преобразования тока в напряжение. Сигнал неискаженной синусоидальной формы (фиг.2, U₁) поступает на двуполупериодный выпрямитель (2), с выхода которого пульсирующий сигнал (фиг.2, U₂) поступает на вход компаратора (3), где величина напряжения с выхода выпрямителя сравнивается с опорным напряжением блока уставок (6). На выходе компаратора (3) формируются прямоугольные импульсы (фиг.2, U₃), длительность которых пропорциональна величине тока, превышающей пороговое значение. Данные импульсы поступают на преобразователь полярности (4), где двуполярный сигнал преобразуется в однополярный сигнал (фиг.2, U₄), совместимый со входными напряжениями логических микросхем, который подается на вход триггера Шмидта (5). С выхода триггера Шмидта (5) сигнал улучшенной формы (фиг.2, U₅) поступает одновременно на вход элемента И (7), на R-вход счетчика (8) и R-вход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления (13) для обеспечения его сброса по спаду импульса. Сигнал стабильной частоты (фиг.2, U₁₀) кварцевого генератора (10) поступает на вход делителя частоты (11). С выхода делителя частоты (11) сигнал поступает на второй вход элемента И (7), на выходе которого формируется последовательность импульсов (фиг.2, U₇), количество которых зависит от длительности формирующего импульса триггера Шмидта (5). Последовательности импульсов с выхода элемента И (7) поступают на С-вход счетчика (8), где осуществляется подсчет количества импульсов в данной последовательности в двоичном коде. На выходах Q1-Q8 счетчика (8) формируются последовательности импульсов, которые подаются на входы Q1-Q8 мультиплексора (9). На выходе мультиплексора (9) формируется необходимая последовательность импульсов (фиг.2, U₉), длительность которых подбирается блоком выбора коэффициента деления (12) из соображения точности срабатывания реле тока. С выхода мультиплексора (9) последовательность импульсов поступает на С-вход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления (13), который формирует промежуточный импульс срабатывания (фиг.2, U₁₃). Сформированный импульс подается со ждущего мультивибратора (14), обеспечивающего формирование исполнительного импульса срабатывания с фиксированной длительностью (фиг.2, U₁₄). Выход ждущего мультивибратора (14) связан со входом исполнительного элемента (15). Тем самым обеспечивается надежность и однократность срабатывания исполнительного элемента.

Гибридное реле тока, содержащее трансреактор, выпрямитель и компаратор, блок уставок, триггер Шмидта, исполнительный элемент, при этом сигнал тока поступает на трансреактор, с выхода трансреактора сигнал напряжения подается на выпрямитель, формирующий модуль входного сигнала, который подается на вход компаратора и сравнивается с опорным напряжением блока уставок, при этом компаратор формирует выходной сигнал, который подается на триггер Шмидта, формирующий выходной импульс срабатывания, отличающийся тем, что в него дополнительно введены преобразователь полярности двуполярного напряжения в однополярное, кварцевый генератор, делитель частоты, элемент И, двоичный восьмиразрядный счетчик, мультиплексор, блок выбора коэффициента деления, делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, ждущий мультивибратор, причем выход компаратора связан со входом преобразователя полярности двуполярного напряжения в однополярное, выход преобразователя полярности двуполярного напряжения в однополярное связан со входом триггера Шмидта, выход триггера Шмидта связан с первым входом элемента И, с R-входом двоичного восьмиразрядного счетчика и с R-входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход кварцевого генератора связан со входом делителя частоты, выход делителя частоты связан со вторым входом элемента И, выход элемента И связан с С-входом двоичного восьмиразрядного счетчика, Q-выходы двоичного восьмиразрядного счетчика связаны с Q-входами мультиплексора, выходы блока выбора коэффициента деления связаны с Х-входами мультиплексора, выход мультиплексора связан с С-входом делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления связан со входом ждущего мультивибратора, а выход ждущего мультивибратора - со входом исполнительного элемента.